【摘 要】
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随着未来移动网络B5G/6G向智能化迈进,不同计算密集型和高能耗应用业务的涌现,使得移动终端将任务迁移到边缘服务器进行处理的边缘计算得到了广泛的应用。但由于物理尺寸的限制,移动设备通常在电池容量和计算能力方面受限,而边缘计算任务迁移过程中,大量的密集型计算任务将加速终端的能耗,缩短移动设备电池的使用周期。因此如何高能效地迁移任务、降低移动终端能耗,一直是边缘计算中的开放问题。在当前高能效边缘计算任
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随着未来移动网络B5G/6G向智能化迈进,不同计算密集型和高能耗应用业务的涌现,使得移动终端将任务迁移到边缘服务器进行处理的边缘计算得到了广泛的应用。但由于物理尺寸的限制,移动设备通常在电池容量和计算能力方面受限,而边缘计算任务迁移过程中,大量的密集型计算任务将加速终端的能耗,缩短移动设备电池的使用周期。因此如何高能效地迁移任务、降低移动终端能耗,一直是边缘计算中的开放问题。在当前高能效边缘计算任务迁移研究工作中,现有研究多集中在厘米波或者毫米波的单场景下的任务迁移优化问题。而未来的网络将会是高速率毫米波和长距离厘米波混合应用的场景,是6G非常重要的候选技术之一。因此,本文深入分析任务迁移传输过程中厘米波和毫米波系统在能效、传输范围和硬件复杂度等方面的特点,研究联合上下行用户分簇的上行厘米波下行毫米波任务迁移方法,具体如下:1、针对传统边缘计算系统在厘米波或毫米波单场景下任务迁移时能效低的问题,提出了一种上行厘米波下行毫米波的高能效任务迁移算法。在任务迁移过程中,上行任务传输受移动终端低发射功率、小电池容量和低计算能力的限制,设计基于厘米波多用户正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的上行迁移方案以保证移动终端在低信噪比条件下的高能效和长距离的任务迁移;另一方面,计算结果回传受基站下行高发射功率、充足能量和高硬件复杂度的支持,设计基于毫米波大规模天线阵列(Massive Multiple-Input Multiple-Output,Massive MIMO)非正交多址接入技术(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)的下行高信噪比条件下的携能迁移方法,在实现任务计算结果高速回传的同时使用无线携能通信技术(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)为移动终端提供能量。仿真结果表明,与传统任务迁移方案相比,本文提出的上行厘米波下行毫米波的任务迁移算法使移动终端能够实现更高的能效和更低的时延。2、针对上行厘米波和下行毫米波边缘计算系统中,上行厘米波MIMO用户配对和下行毫米波用户分簇分离而导致高实现复杂度、低能效的问题,本文提出联合上下行用户分簇的任务迁移算法,利用基于改进K-means的毫米波下行大规模天线阵列NOMA系统用户分簇方法来实现上行用户的虚拟MIMO配对,从而实现上下行的联合分簇,降低计算复杂度,提高系统能效。在下行大规模天线阵列毫米波NOMA携能系统中,综合考虑下行毫米波用户信道相关性和信道增益差异性对系统能效的影响,提出了一种改进的K-means算法;然后,利用下行用户分簇中同簇用户信道相关性强而簇间干扰低的特点,设计了一种基于下行用户分簇的低复杂度的上行虚拟MIMO用户配对算法。仿真结果表明,所提出的联合上下行用户分簇算法,可以使上行厘米波下行毫米波系统的移动终端在任务迁移时实现更高的能效和更低的时延。
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